馬參考，吳 浩，王翔宇，劉飛虎

（1.中交二公局東萌工程有限公司景文五標項目經理部，陜西 西安 710000；2.浙江交投高速公路建設管理有限公司，浙江 杭州 310000；3.貴州省仁懷市交通運輸局，貴州 仁懷 564500）

1 引言

隨著我國基礎設施建設水平的不斷提高和交通事業(yè)的不斷發(fā)展，隧道在我國交通網中的比重逐漸增大[1]。二次襯砌作為隧道初期支護后的加固支護工藝，能夠有效防止圍巖松動和風化，是保證隧道在運營使用過程中永久穩(wěn)定、安全美觀的一種工程措施。但傳統(tǒng)的二次襯砌工藝由于混凝土澆筑間隔時間過長以及襯砌臺車布料不均等固有缺陷易引發(fā)襯砌不密實、空洞等病害，導致混凝土澆筑質量較差，嚴重影響隧道整體結構的安全，同時也大大降低了隧道襯砌施工效率[2，3]。

為有效增強襯砌過程中澆筑混凝土的密實性和穩(wěn)定性，提高施工效率，預防隧道二次襯砌拱頂及背后出現(xiàn)空洞病害，現(xiàn)有的新型工藝技術多對二襯臺車結構進行合理改造，采用逐窗入模系統(tǒng)[4，5]取代泵管進行澆筑，從而確保襯砌混凝土的穩(wěn)定性，提高襯砌質量[6-8]。在此基礎上，可帶模注漿的襯砌臺車在隧道工程中得到了廣泛應用[9，10]，該襯砌臺車在進行逐窗澆筑的同時可開展帶模注漿作業(yè)[11]，很大程度上避免了二襯澆筑的施工病害，進一步提升了襯砌混凝土質量[12，13]。因此，為保證景文高速的隧道施工質量，項目采用可帶模注漿的新型襯砌臺車進行施工作業(yè)，并在臺車定制階段對二襯臺車逐窗入模系統(tǒng)、混凝土澆筑窗口和分流系統(tǒng)進行綜合設計，以期避免施工過程中改造臺車引起的施工障礙，達到更優(yōu)的使用效果，基于此提出適用于景文高速的隧道二次襯砌逐窗入模和帶模注漿施工技術要點。

2 工程概況

景文高速段耙齒巖隧道為雙洞分離式結構設計，隧道左、右線全長分別為3382m、3393m，均為雙向四車道，凈高和凈寬分別為5.0m和10.25m，隧道平曲線半徑為1450m，開挖內洞輪廓半徑為543cm，外壁厚度為65cm（圖1）。耙齒巖隧道處于低山丘陵區(qū)，地形坡度約30°～50°，溝谷發(fā)育，山體完整性一般，植被覆蓋率較好。隧址區(qū)軸線地面高程在260m～790m之間，進洞口位于緩坡，上覆坡洪積含角礫黏性土、含黏性土碎石，厚度25m，局部強中風化凝灰?guī)r出露。出洞口位于斜坡地帶，上覆凝灰質粉砂巖及凝灰?guī)r，厚0.5m～1.5m。根據地質勘查報告顯示，隧址區(qū)基巖為較硬巖，巖質較堅硬，洞身段巖體完整性一般，且以碎裂狀巖體為主，全隧道采用鋼筋砂漿錨桿和噴砼掛網對明洞邊仰坡進行防護。

圖1 耙齒巖隧道結構示意圖（cm）

3 隧道二次襯砌逐窗入模澆筑技術

3.1 二襯滑槽逐窗入模臺車改造

為減少二襯澆筑施工時頻繁更換泵管以及采用效率低下的單窗布料現(xiàn)象的發(fā)生，規(guī)避混凝土離析以及表面出現(xiàn)蜂窩麻面的風險，確保二襯混凝土施工質量，開展高效施工作業(yè)，特對二襯臺車模板進行改造，以實現(xiàn)逐層多個工作窗口同時注料，減少換管澆筑過程的時間和人力消耗，提高工作效率。

襯砌臺車模板斷面圖如圖2和圖3所示，臺車模板上部和下部外圓半徑各加大50mm 至5480mm 和7980mm，臺車模板高7530mm，面板厚度12mm，縱向長度12000mm，澆筑口接管內徑Φ125mm。此外，為防止?jié)仓┕r通風管道給臺車運行帶來不便，確保襯砌混凝土的正常澆筑，襯砌臺車中線右側預留了通風管道孔（Φ1200 mm）。

圖2 隧道二襯臺車模板橫斷面圖（mm）

圖3 隧道二襯臺車模板縱斷面圖（mm）

3.2 二襯臺車逐窗入模澆筑窗口設計

二襯臺車逐窗入模系統(tǒng)長12.34m，其中左右兩側小邊模共計34cm，中間部分以臺車中心線為軸對稱劃分為邊模和頂模（間距3m），臺車高12m，縱向平均分布6排澆筑窗口（500 mm×500 mm），各窗口層間間距為2m，根據均勻布料的原則，左邊模和右邊模部分的工作窗按層左右交叉分布，頂模部分工作窗按照隔層單列分布，臺車中心線縱向平均設置有4 個帶模注漿孔（Φ42mm）和3個注漿孔（Φ125mm），帶模注漿孔間距為3.4m，其中上孔距臺車頂端1m，下孔距臺車底端0.8m，注漿孔間距為4m，上下兩孔分別布設在距臺車兩端3m和1m 位置處，且兩孔右側分別對應設置有觀察窗，臺車各帶模注漿孔及工作窗口具體布設位置如圖4所示。

圖4 臺車混凝土澆筑窗口布設位置縱斷面示意圖（mm）

3.3 混凝土澆筑分料系統(tǒng)設計

分料系統(tǒng)從上到下由主料斗、主溜槽、分流串筒和入窗溜槽構成，通過控制各接口位置處的開關閥門使?jié)沧⒘夏軌虻竭_指定工作窗口，實現(xiàn)混凝土的多線同時澆筑作業(yè)。其中主料斗和串流筒料斗采用1.2 cm 厚鋼制作，主料斗上下口尺寸分別為700 mm×1300 mm 和500 mm×1000 mm，串流筒料斗上下口徑分別為500 mm和210 mm。主滑槽、邊模兩窗溜槽和串流筒均采用5 mm 厚的優(yōu)質權鋼板制造，管徑分別為325 mm 和220 mm，串流筒上設有串流筒插板和分流串流筒（Φ220 mm）用以分流并連接邊模兩窗溜槽。分流系統(tǒng)的結構構造如圖5 所示。

圖5 分料系統(tǒng)主視圖（mm）

此分流系統(tǒng)可采用兩種澆注方式，一窗澆注具體過程為注漿車注漿管混凝土經主料斗到主滑槽，然后通過主滑槽進入串流筒料斗中，此時拿出串流筒插板并插入分流串流筒插板使混凝土經串流筒流到一窗。二窗澆注過程為注漿車注漿管混凝土經主料斗到主滑槽并進入串流筒料斗后，通過插入串流筒插板并拿出分流串流筒插板使混凝土經分流串流筒流到二窗。分流系統(tǒng)的使用實現(xiàn)了二襯混凝土的高效澆筑，極大避免了混凝土因在泵管中運輸時落差過大而導致的砂石分離和骨漿離析，節(jié)省了人力和時間的消耗，提升了整體的襯砌工藝質量，此外，該滑槽體系與洞口適配度較高，更易于操作施工，一次安裝后可重復使用，經濟性較高。

3.4 二襯滑槽逐窗入模技術施工工藝流程

二襯滑槽逐窗入模澆筑混凝土首先采用泵送工藝運輸至臺車頂端進料口處，然后通過主料斗進入兩側的雙通滑槽內，再通過分流串流筒到達各級窗口滑槽，達到分窗同時布料的效果。二次襯砌分層逐窗入模澆筑整體的工藝流程為：施工準備（二次襯砌臺車改裝）→泵送混凝土至主料斗→分流槽→兩側主滑槽→串流筒料斗→逐窗澆筑→襯砌沖頂、帶模注漿→脫模養(yǎng)護→檢測。隧道二次襯砌分層逐窗入模具體澆筑工藝工序如圖6所示。

圖6 分層逐窗入模澆筑工藝流程圖

4 隧道襯砌帶模注漿技術

4.1 帶模注漿工藝原理及局部超前預注漿處理

在已優(yōu)化設計的臺車橫向中心線處布設帶模注漿孔（圖4），并設置相應的固定法蘭，在逐窗入模施工前預先埋設注漿管，以便實現(xiàn)澆筑作業(yè)和注漿作業(yè)同步進行。

注漿前應采用綜合超前地質預報手段（TSP、紅外線探水瞬變電磁法和地質雷達探測法）探明掌子面前方地下水分布、存儲情況以及周圍巖質發(fā)育變化，并用超前探孔進行驗證，當探水孔總出水量大于15 m3/h時，采用全斷面堵水注漿（圖7）；當施工探水鉆孔后各孔總出水量不高于15m3/h，但個別孔超過3m3/h時，按局部超前預注漿堵水設計圖（圖8和圖9）施工，注漿范圍在出水通道范圍內，隧道開挖外輪廓線以外5m～6m，單孔注漿有效擴散半徑R=3.6m，根據設計，注漿壓力比實測靜水壓力大1.0MPa，注漿結束時壓力應為靜水壓的2～3倍。注漿工程預算數(shù)量可按每延米平均布設4 個注漿孔計算，具體施工時可根據注漿位置實際探明的出水點位置、水量和預注漿段巖層節(jié)理、裂隙發(fā)育情況合理布置注漿孔個數(shù)和位置，注漿孔孔徑為108 mm，開孔孔徑為150mm。注漿后總出水量小于2m3/h，且一處出水量小于0.6m3/h時即可結束注漿。根據具體施工的難易程度，注漿材料采用水泥-硅酸鈉水溶液雙液漿，主要成分為42.5MPa的早強水泥和濃度為30°Be的稀釋水玻璃，水灰比為0.8，水泥漿與水玻璃體積比為1：0.5，凝膠時間根據現(xiàn)場情況確定。

圖7 探水孔斷面布置圖

圖8 局部注漿示意圖（cm）

圖9 注漿孔大樣圖（cm）

4.2 逐窗入模及帶模注漿澆筑混凝土效果檢驗

澆注料采用設計強度為C30 的泵送混凝土，實測坍落度190mm，其原材料規(guī)格及施工配合比見表1。為進一步驗證澆筑料的施工質量，特對景文高速耙齒巖隧道左洞ZK69+456～ZK69+468、ZK69+468～ZK69+480 和ZK69+480～ZK69+492 三段線程處進行實測質量檢驗，經外觀質量評定，各路段襯砌背部無空洞、無雜物，澆筑料表面坑槽及不平整總面積均低于襯砌總面積的0.5%，深度遠小于10mm，襯砌鋼筋混凝土結構裂縫寬度小于0.2 mm，混凝土結構裂縫寬度不超過0.4mm，根據實測質量評定結果（表2），采用所設計逐窗入模和帶模注漿澆筑系統(tǒng)施工后的混凝土強度、襯砌厚度及墻面平整度均滿足施工技術標準，二襯質量得到明顯改善。

表1 澆注混凝土原料及施工配合比

表2 襯砌工程質量檢驗評定表

5 結語

通過在景文高速段耙齒巖隧道二次襯砌施工中采用可帶模注漿的襯砌臺車，并對二襯臺車逐窗入模系統(tǒng)、混凝土澆筑窗口和分流系統(tǒng)進行綜合設計，完成了混凝土澆筑工作。此外，根據工程實際針對性地提出了提高圍巖整體穩(wěn)定性和抗?jié)B性的超前預注漿堵水設計方案。經過襯砌工程質量檢驗及評定，采用新型逐窗入模系統(tǒng)后，二襯混凝土的外觀及實體質量均能滿足隧道工程質量檢驗評定標準，有效避免了襯砌拱頂脫空、澆筑混凝土厚度及強度不足等問題。因此，經實踐證明，隧道二襯帶模注漿技術可提高施工效率，改善襯砌澆筑質量。本文也為高速公路隧道的高質量建設提供了可行的施工參考。